第8章通信及网络PPT课件

1、第第8 8章通信及网络章通信及网络第第8章通信及网络章通信及网络 8.1通信及网络概述通信及网络概述 8.2通信实现通信实现 8.3网络通信网络通信8.4 自由口通信自由口通信 第第8 8章通信及网络章通信及网络8.1通信及网络概述通信及网络概述 8.1.1通信方式通信方式 8.1.2网络概述网络概述 8.1.3S7-200通信及网络通信及网络 返回本章首页返回本章首页第第8 8章通信及网络章通信及网络8.1.1通信方式通信方式 1. 基本通信方式基本通信方式 2. 异步串行通信异步串行通信 3. 通信接口通信接口 第第8 8章通信及网络章通信及网络1. 基本通信方式基本通信方式 （1）并行通

2、信）并行通信 （2）串行通信）串行通信 （3）串行通信分类）串行通信分类 第第8 8章通信及网络章通信及网络（1）并行通信）并行通信并行通信方式一般发生在可编程序控制器并行通信方式一般发生在可编程序控制器的内部各元件之间、主机与扩展模块或近的内部各元件之间、主机与扩展模块或近距离智能模板的处理器之间。距离智能模板的处理器之间。并行传送时，一个数据的所有位同时传送，并行传送时，一个数据的所有位同时传送，因此，每个数据位都需要一条单独的传输因此，每个数据位都需要一条单独的传输线，信息有多少二进制位组成就需要多少线，信息有多少二进制位组成就需要多少条传输线，如下图条传输线，如下图8.1所示。所示。第

3、第8 8章通信及网络章通信及网络设备1设备2图图8.1并行通信并行通信 第第8 8章通信及网络章通信及网络（2）串行通信）串行通信串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间，多台可编串行通信多用于可编程序控制器与计算机之间，多台可编程序控制器之间的数据传送。传送时，数据的各个不同位程序控制器之间的数据传送。传送时，数据的各个不同位分时使用同一条传输线，从低位开始一位接一位按顺序传分时使用同一条传输线，从低位开始一位接一位按顺序传送，数据有多少位就需要传送多少次，如下图送，数据有多少位就需要传送多少次，如下图8.2所示。所示。设备1设备2传送数据10110011T3T4T5T6T7T2T11111

4、000第第8 8章通信及网络章通信及网络（3）串行通信分类）串行通信分类 按时钟按时钟串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。串行通信按时钟可分为同步传送和异步传送两种方式。异步传送：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各异步传送：允许传输线上的各个部件有各自的时钟，在各部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符部件之间进行通信时没有统一的时间标准，相邻两个字符传送数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信传送数据之间的停顿时间长短是不一样的，它是靠发送信息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的，如图息时同时发出字符的开始和结束标志信号来实现的，如图8.4所示。所示。

5、 按方向按方向串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工串行通信按信息在设备间的传送方向又为分单工、半双工和全双工三种方式。分别如图和全双工三种方式。分别如图8.3中的（中的（a）、（）、（b）和（和（c）所示。所示。第第8 8章通信及网络章通信及网络图图8.3单工、半双工和双工单工、半双工和双工ABABAB（a）（b）（c）第第8 8章通信及网络章通信及网络图图8.4异步串行传送数据格式异步串行传送数据格式0/10/10/10/10/10/10/1111起始位奇偶校验位停止位低位高位数据位字符(n+1)空闲位字符n0/1第第8 8章通信及网络章通信及网络2. 异步串行通信异步串行通信

6、 （1）传送字符数据格式）传送字符数据格式 （2）波特率）波特率 第第8 8章通信及网络章通信及网络3. 通信接口通信接口 （1）RS232接口接口 （2）RS485接口接口 （3）RS422接口接口 返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.1.2网络概述网络概述 1. 网络结构概述网络结构概述 2. （1）简单网络）简单网络 3. （2）多级网络）多级网络 4. 2. 通信协议通信协议 5. （1）通用协议）通用协议 6. （2）公司专用协议）公司专用协议 第第8 8章通信及网络章通信及网络1. 网络结构概述网络结构概述 （1）简单网络）简单网络多台设备通过传输线相连，可以实现

7、多设备间的通信，就多台设备通过传输线相连，可以实现多设备间的通信，就形成网络结构。下图形成网络结构。下图8.5就是一种最简单的网络结构，它就是一种最简单的网络结构，它由单主设备和多个从设备构成。由单主设备和多个从设备构成。主设备从设备1从设备2从设备3从设备n第第8 8章通信及网络章通信及网络（2）多级网络）多级网络现代大型工业企业中，一般采用多级网络现代大型工业企业中，一般采用多级网络的形式，可编程序控制器制造商经常用生的形式，可编程序控制器制造商经常用生产金字塔结构来描述其产品可实现的功能。产金字塔结构来描述其产品可实现的功能。这种金字塔结构的特点是：上层负责生产这种金字塔结构的特点是：上

8、层负责生产管理，底层负责现场检测与控制，中间层管理，底层负责现场检测与控制，中间层负责生产过程的监控与优化。负责生产过程的监控与优化。国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）对企业自动化系统对企业自动化系统确立了初步的模型，如图确立了初步的模型，如图8.6所示。所示。 第第8 8章通信及网络章通信及网络1级2级3级4级5级6级企业长期生产经营决策规划企业短期生产计划及业务经营车间在线作业管理过程控制与监督设备控制参数检测与执行器驱动管理控制图图8.6ISO企业自动化系统模型企业自动化系统模型第第8 8章通信及网络章通信及网络2. 通信协议通信协议 （1）通用协议）通用协议 国际标准化组织国际标

9、准化组织ISO（International Standard Organization）于于1978年提出了开放系统互联年提出了开放系统互联OSI（Open Systems Interconnection）的模型，的模型，它所用的通信协议一般为它所用的通信协议一般为7层，如下图层，如下图8.7所所示。示。第第8 8章通信及网络章通信及网络应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层应用层 协议表示层 协议会话层 协议传送层 协议网络层 协议数据链路层 协议物理层 协议应用层表示层会话层传送层网络层数据链路层物理层图图8.7通用协议模型通用协议模型第第8 8章通信及网络章通信及网络（2）公司专

10、用协议）公司专用协议低层子网和中层子网一般采用公司专用协议，尤低层子网和中层子网一般采用公司专用协议，尤其是最底层子网，由于传送的是过程数据及控制其是最底层子网，由于传送的是过程数据及控制命令，这种信息较短，但实时性要求高。公司专命令，这种信息较短，但实时性要求高。公司专用协议的层次一般只有物理层、链路层及应用层，用协议的层次一般只有物理层、链路层及应用层，而省略了通用协议所必须的其他层，信息传送速而省略了通用协议所必须的其他层，信息传送速率快。率快。返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.1.3S7-200通信及网络通信及网络 1. 字符数据格式字符数据格式 2. 网络层次结构

11、网络层次结构 3. 通信类型及协议通信类型及协议 4. 通信设备通信设备 第第8 8章通信及网络章通信及网络1. 字符数据格式字符数据格式 （1）10位字符数据位字符数据传送数据由传送数据由1个起始位、个起始位、8个数据位、无校验位、个数据位、无校验位、一个停止位组成。传送速率一般为一个停止位组成。传送速率一般为9600波特。波特。（2）11位字符数据位字符数据传送数据由传送数据由1个起始位、个起始位、8个数据位、个数据位、1个偶校验个偶校验位、一个停止位组成。传送速率一般为位、一个停止位组成。传送速率一般为9600波特波特或或19200波特。波特。第第8 8章通信及网络章通信及网络2. 网络

12、层次结构网络层次结构 西门子公司的生产金字塔由西门子公司的生产金字塔由4级组成，由级组成，由下到上依次是：过程测量与控制级、过程下到上依次是：过程测量与控制级、过程监控级、工厂与过程管理级、公司管理级。监控级、工厂与过程管理级、公司管理级。S7系列的网络结构如右图系列的网络结构如右图8.8所示。所示。 第第8 8章通信及网络章通信及网络工业以太网Ethernet现场总线Profibus多点链路MPI执行器级总线AS-i生产管理计算机2n5431传感器及执行部件智能模块S7-300S7-300S7-200S7-200S7-200S7-200图图8.8西门子生产金字塔及网络西门子生产金字塔及网络第

13、第8 8章通信及网络章通信及网络3. 通信类型及协议通信类型及协议 （1）通用协议）通用协议 （2）公司专用协议）公司专用协议 PPI协议协议 MPI协议协议 Profibus协议协议 自由口协议自由口协议 （3）通信类型）通信类型 第第8 8章通信及网络章通信及网络可编程序控制器常见的有以下类型：可编程序控制器常见的有以下类型：把计算机或编程器作为主站、把操作员界面作为把计算机或编程器作为主站、把操作员界面作为主站和把主站和把PLC作为主站等类型，这几种类型又各作为主站等类型，这几种类型又各有两种连接：单主站和多主站。有两种连接：单主站和多主站。第第8 8章通信及网络章通信及网络图图8.9单

14、主站结构网络单主站结构网络 图图8.10多主站结构网络多主站结构网络计算机CPU 221CPU 224CPU 221PC/PPI 电缆计算机CPU224CPU221CPU 224CPU 221TD200主站MPI电缆CP卡第第8 8章通信及网络章通信及网络4. 通信设备通信设备 （1）通信口）通信口S7-200 CPU主机上的主机上的通信口是符合欧洲标通信口是符合欧洲标准准 E N 5 0 1 7 0 中中Profibus标准的标准的RS-485兼容兼容9针针D型接口。型接口。接口引脚如图接口引脚如图8.11所所示，端口示，端口0或端口或端口1的的引脚与引脚与Profibus的名的名称对应关系

15、如表称对应关系如表8.1所所示。示。第第8 8章通信及网络章通信及网络图图8.11RS-485引脚引脚1569第第8 8章通信及网络章通信及网络（2）网络连接器）网络连接器网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到网络连接器可以用来把多个设备很容易地连接到网络中。网络连接器有两种类型：一种是仅提供网络中。网络连接器有两种类型：一种是仅提供连接到主机的接口，另一种增加了一个编程接口。连接到主机的接口，另一种增加了一个编程接口。带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板带有编程口的连接器可以把编程器或操作员面板直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时，直接增加到网络中，编程口传递主机信号的同时，

16、为这些设备提供电源，而不用另加电源。为这些设备提供电源，而不用另加电源。第第8 8章通信及网络章通信及网络（3）通信电缆）通信电缆 网络电缆网络电缆 PC/PPI电缆电缆 表表8.2各开关与参数关系对应表各开关与参数关系对应表第第8 8章通信及网络章通信及网络（4）网络中继器）网络中继器网络中继器在网络中继器在Profibus可以用来延长网络的距离、可以用来延长网络的距离、允许给网络加入设备、隔离不同网络段，每个中允许给网络加入设备、隔离不同网络段，每个中继器为网络段提供偏置和终端匹配。继器为网络段提供偏置和终端匹配。每个网络中最多可以有每个网络中最多可以有9个中继器，每个中继器个中继器，每个

17、中继器最多可再增加最多可再增加32个设备。个设备。第第8 8章通信及网络章通信及网络（5）调制解调器）调制解调器用调制解调器可以实现计算机或编程器与用调制解调器可以实现计算机或编程器与PLC主主机之间的远距离通信。以机之间的远距离通信。以11位调制解调器为例，位调制解调器为例，通信连接如下图通信连接如下图8.12所示。所示。返回本节返回本节计算机PLC主机调制解调器调制解调器RS232 COMxRS232 本地远程25 针到 9 针适配器4开关PC/PPI 电缆电话线RS232RS485第第8 8章通信及网络章通信及网络8.2通信实现通信实现 8.2.1确立通信方案确立通信方案 8.2.2参数

18、组态参数组态 返回本章首页返回本章首页第第8 8章通信及网络章通信及网络8.2.1确立通信方案确立通信方案 包括根据实际通信需要选择单主站或多主站，同时确定各包括根据实际通信需要选择单主站或多主站，同时确定各站的编号；选择实现通信的硬件，如选择用站的编号；选择实现通信的硬件，如选择用PC/PPI电缆，电缆，还是用还是用CP卡、卡、MPI卡、卡、EM 277通信模块或调制解调器等。通信模块或调制解调器等。这几种通信硬件的性能如表这几种通信硬件的性能如表8.3所示。所示。返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.2.2参数组态参数组态 1. 通信设置通信设置 2. 安装或删除通信接口安

19、装或删除通信接口 3. 参数设置参数设置 第第8 8章通信及网络章通信及网络1. 通信设置通信设置 图图8.13通信设置状态通信设置状态第第8 8章通信及网络章通信及网络图图8.14通信设置通信设置第第8 8章通信及网络章通信及网络2. 安装或删除通信接口安装或删除通信接口 （1）安装接口）安装接口（2）删除接口）删除接口图图8.15安装安装/删除删除第第8 8章通信及网络章通信及网络3. 参数设置参数设置 在图在图7.14所示的对话所示的对话框，单击框，单击Properties按按钮，将弹出参数设置钮，将弹出参数设置对话框，如图对话框，如图8.16所所示。其中有两个选项示。其中有两个选项卡

20、：卡 ： P P I 选 项 卡 和选 项 卡 和Local Connection选项选项卡。卡。图图8.16参数设置（参数设置（PPI选项卡）选项卡）返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.3网络通信网络通信 8.3.1控制寄存器和传送数据表控制寄存器和传送数据表 8.3.2 网络指令网络指令 8.3.3 应用实例应用实例 返回本章首页返回本章首页第第8 8章通信及网络章通信及网络8.3.1控制寄存器和传送数据表控制寄存器和传送数据表 1. 控制寄存器控制寄存器将特殊标志寄存器中的将特殊标志寄存器中的SMB30和和SMB130的低的低2位置为位置为2#10，其他位为，其他位为0

21、，即，即SMB30和和SMB130的值为的值为16#2，则，则可以控制将可以控制将S7-200 CPU设置为设置为PPI主站模式。主站模式。2. 传送数据表传送数据表 （1）数据表格式）数据表格式执行网络读写指令时，执行网络读写指令时，PPI主站与从站之间的数据以数据主站与从站之间的数据以数据表的格式传送。传送数据表的程式描述如表表的格式传送。传送数据表的程式描述如表8.4所示。所示。第第8 8章通信及网络章通信及网络表表8.4 传送数据表格式传送数据表格式第第8 8章通信及网络章通信及网络（2）状态字节）状态字节传送数据表中的第一个字节为状态字节，各位及传送数据表中的第一个字节为状态字节，各

22、位及其的含义如下：其的含义如下：E1、E2、E3、E4错误编码。如果执行指错误编码。如果执行指令后令后E位为位为1，则由这，则由这4位返回一个错误码。位返回一个错误码。这这4位组成的错误编码及含义如表位组成的错误编码及含义如表8.5所示。所示。 第第8 8章通信及网络章通信及网络表表8.5 错误编码错误编码返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.3.2 网络指令网络指令 网络指令有两条：网络指令有两条：NETR和和NETW。1. NETR指令指令NETR，网络读指令。使能输入有效时，指网络读指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口令初始化通信操作，通过通信端口POR

23、T从从远程设备上接收数据并形成数据表远程设备上接收数据并形成数据表TBL。NETR指令最多可从远程站点上读指令最多可从远程站点上读16个字节个字节的信息。的信息。指令格式：指令格式：NETR TBL, PORT例：例：NETR VB200, 0第第8 8章通信及网络章通信及网络2. NETW 指令指令NETW网络读指令。使能输入有效时，网络读指令。使能输入有效时，指令初始化通信操作，通过端口指令初始化通信操作，通过端口PORT将数据表将数据表TBL中的数据发送到从远程设中的数据发送到从远程设备。备。NETW指令最多可向远程站点上写指令最多可向远程站点上写16个个字节的信息。字节的信息。指令格式

24、：指令格式：NETW TBL, PORT使能流输出使能流输出ENO为为0的出错条件为：的出错条件为：SM4.3（运行时间），运行时间），0006（间接寻（间接寻址）。址）。返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.3.3 应用实例应用实例 有一简单网络，结构如下图有一简单网络，结构如下图8.17所示。其中所示。其中TD200为主站，为主站，在在RUN模式下，模式下，CPU 224在用户程序中允许在用户程序中允许PPI主站模式，主站模式，可以利用可以利用NETR和和NETW指令来不断读写两个指令来不断读写两个CPU 221模模块中的数据。块中的数据。CPU 224TD200CPU 2

25、21CPU 221PC/PPI 电缆站1站2站3站4第第8 8章通信及网络章通信及网络操作要求：操作要求：站站4要读写两个远程站（站要读写两个远程站（站2和站和站3）的状态字节和计数值）的状态字节和计数值（分别放在（分别放在VB100和和VW101中）。如果某个远程站中的中）。如果某个远程站中的计数值达到计数值达到200，站，站4将发生一定动作，并将该远程站的计将发生一定动作，并将该远程站的计数值清数值清0，重新计数。，重新计数。CPU 224通信端口号为通信端口号为0，从，从VB200开始设置接收和发送开始设置接收和发送缓冲区。接收缓冲区从缓冲区。接收缓冲区从VB200开始，发送缓冲区从开始

26、，发送缓冲区从VB250开始，内容如表开始，内容如表8.6所示。该网络通信用户程序如图所示。该网络通信用户程序如图8.18所所示。示。第第8 8章通信及网络章通信及网络表表8.6 缓冲区设置缓冲区设置第第8 8章通信及网络章通信及网络LD SM 0.1 /初 次 扫 描 M OVB 16#02, SM B30 / /设 置 CPU 224 /允 许 PPI 主 站 /模 式 FILL +0, VW 200, 30 / /接 收 和 发 送 缓 /冲 区 清 0 LD N V200.6 / /网 络 读 无 效 AN V200.5 / /并 且 无 错 误 M O VB 2, VB201 / /

27、装 入 站 2 地 址 M O VD & VB100,VD 202 / /装 入 访 问 站 2 /数 据 区 的 指 针 / / M O VB 3, VB206 / /装 入 读 数 据 的 /字 节 数 N ETR VB200, 0 / /网 络 读 指 令 / 图图8.18 网络程序实例（网络程序实例（1）第第8 8章通信及网络章通信及网络图图8.18网络程序实例（网络程序实例（2）返回本节返回本节 LD N V200.7 / /网 络 读 完 成 AW = VW 208, +200 / /计 数 值 达 到 200 M O VB 2, VB251 / /装 入 站 2 地 址

28、M O VD & VB101,VD 252 / /装 入 发 送 到 /站 2 数 据 区 /的 指 针 / M O VB 2, VB256 / /装 入 发 送 数 据 /的 字 节 数 MOVB +0, VW 257 / /将 站 2 的 计 数 /值 清 0 NETW VB250, 0 / /网 络 写 指 令 / 第第8 8章通信及网络章通信及网络8.4 自由口通信自由口通信 8.4.1 相关寄存器及标志相关寄存器及标志 8.4.2 自由口指令自由口指令 8.4.3 应用实例应用实例 返回本章首页返回本章首页第第8 8章通信及网络章通信及网络8.4.1 相关寄存器及标志相关寄存

29、器及标志 1. 控制寄存器控制寄存器 2. 特殊标志位及中断特殊标志位及中断 3. 特殊存储器字节特殊存储器字节 第第8 8章通信及网络章通信及网络1. 控制寄存器控制寄存器 SMB30控制和设置通信端口控制和设置通信端口0，如果，如果PLC主机上有通信端主机上有通信端口口1，则用，则用SMB130来进行控制和设置。来进行控制和设置。SMB30和和SMB130的各位及其的含义如下：的各位及其的含义如下：（1）PP位：奇偶选择位：奇偶选择（2）D位：有效位数位：有效位数 （3）BBB位：自由口波特率位：自由口波特率 （4）MM位：协议选择位：协议选择 第第8 8章通信及网络章通信及网络2. 特殊

30、标志位及中断特殊标志位及中断 中断中断接收中断：中断事件号为接收中断：中断事件号为8（口（口0）和）和25（口（口1）。）。发送完成中断：中断事件号为发送完成中断：中断事件号为9（口（口0）和）和26（口（口1）。）。接收完成中断：中断事件号为接收完成中断：中断事件号为23（口（口0）和）和24（口（口1）。）。特殊标志位特殊标志位SM4.5和和SM4.6：分别用来表示口分别用来表示口0和口和口1发送空闲状态发送空闲状态 第第8 8章通信及网络章通信及网络3. 特殊存储器字节特殊存储器字节 接收信息时用到一系列特殊功能存储器。对端口接收信息时用到一系列特殊功能存储器。对端口0用用SMB86到到

31、SMB94；对端口对端口1用用SMB186到到SMB194。各字各字节及内容描述如下表节及内容描述如下表8.7所示。所示。返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.4.2 自由口指令自由口指令 1. XMT指令指令XMT，发送指令。使能发送指令。使能输入有效时，指令初始化输入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口通信操作，通过通信端口PORT将数据表将数据表TBL中的中的数据发送到远程设备。数据发送到远程设备。发送缓冲区（数据表）发送缓冲区（数据表）TBL的格式如表的格式如表8.8所示。所示。第第8 8章通信及网络章通信及网络2. RCV 指令指令RCV，接收指令。使能输接收指令。使能输入有效时，指令初始化通信入有效时，指令初始化通信操作，通过通信端口操作，通过通信端口PORT从远程设备上接收数据并放从远程设备上接收数据并放到缓冲区（数据表）到缓冲区（数据表）TBL。接收缓冲区接收缓冲区TBL的格式如表的格式如表8.8所示。所示。返回本节返回本节第第8 8章通信及网络章通信及网络8.4.3 应用实例应用实例 1. 控制要求控制要求本程序实现的功能是，一台本程序实现的功能是，一台CPU 224作为本地作为本地PLC，用另一台用另一台CPU 224作